1、公司名称不同
中石油的全称为中国石油天然气集团公司，是在原中国石油天然气总公司的基础上组建的特大型石油石化企业集团。
中石化的全称为中国石油化工集团有限公司，是在原中国石油化工总公司基础上重组成立的特大型石油石化企业集团。
2、经营范围不同
中石油经营范围为组织经营陆上石油、天然气和油气共生或钻遇矿藏的勘探、开发、生产建设、加工和综合利用以及石油专用机械的制造；组织上述产品、副产品的储运；按国家规定自销本公司系统的产品；组织油气生产建设物资、设备、器材的供应和销售等等。
中石化主营业务范围包括：实业投资及投资管理；石油、天然气的勘探、开采、储运（含管道运输）、销售和综合利用；煤炭生产、销售、储存、运输；石油炼制；成品油储存、运输、批发和零售；石油化工、天然气化工、煤化工及其他化工产品的生产、销售、储存、运输；新能源、地热等能源产品的生产、销售、储存、运输；石油石化工程的勘探、设计、咨询、施工、安装。
石油石化设备检修、维修；机电设备研发、制造与销售；电力、蒸汽、水务和工业气体的生产销售；技术、电子商务及信息、替代能源产品的研究、开发、应用、咨询服务；自营和代理有关商品和技术的进出口；对外工程承包、招标采购、劳务输出；国际化仓储与物流业务等。
3、公司规模不同
中石油2018年《财富》世界500强排行榜第4名。标普全球普氏能源公布的2018年全球能源公司250强榜单，中石油排名第四十七。
中石化在2015年《财富》世界500强企业中排名第2位。 2016年、2017年《财富》世界500强之一。